本发明涉及到水泥材料制备
技术领域：
，特别涉及一种利用废渣制备硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料的方法，适用于需要早强高强型的工程施工应用。
背景技术：
：水泥及水泥基复合材料是世界上用量最大的人造材料。硅酸盐体系水泥自发明以来，熟料矿物组成稳定，其技术装备成熟，已实现较为稳定的大型化、集成化生产。但目前大量使用的硅酸盐水泥尚存在一些缺点和不足，主要表现为：早期强度偏低，约20～28mp；烧成温度高，为1450℃，导致能源消耗高；水泥熟料中阿利特(c3s)含量高，通常为55％(质量分数)左右，有时甚至高达60％，对石灰石原料品质要求高，消耗大量优质石灰石资源。由于大量使用石灰石，产生大量的co2等废气，环境污染日趋严重。硫铝酸盐水泥是继硅酸盐水泥、铝酸盐水泥之后又一个新的水泥品种，硫铝酸盐体系水泥具有早强、高强、抗冻、抗渗、耐腐蚀等优点。目前，硫铝酸盐水泥价格每吨约为1000元，高品位铝矾土作为硫铝酸盐水泥所需原料之一，其每吨价格约1500元。高品位铝质原料的使用成为硫铝酸盐水泥生产的主要成本之一，在一定程度上，原料的高成本性限制了硫铝酸盐水泥的生产和市场应用。我国每年要排放大量的各种工业废渣，如果以填埋方式处理，不仅占用大片土地，而且碱化土地，对空气和水源造成二次污染。这些工业废渣的成分和性质和一些天然矿物接近，如果能将具有潜在性能的有用矿物加以利用，不但减少及治理了废渣和废气造成的环境污染，而且使其资源化，合成高附加值的产品，具有突出的社会和经济效益。硅酸盐水泥具有性能稳定、生产成本低的特点，但早期强度发展缓慢，硫铝酸盐水泥具有早强、高强和低碱等特点，但其生产成本较高。两个系列水泥均具有自己独特的矿物组成和性能特点，同时又都有不可避免的缺点。通过复合如果能将其优良性组合，通过一定的加工工艺和技术措施，生产以c3s、c2s和为主体矿物的水泥熟料，是本发明的主要研究课题。并且如果能尽可能利用现有天然矿石和工业尾渣等作为原料，将有助于降低烧成温度、拓展水泥的品种类型和适用范围，同时减少碳酸钙使用量，达到节能和减少排放二氧化碳的目的。技术实现要素：发明目的：本发明的目的在于提供一种利用废渣制备硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料的方法，这种水泥熟料具有强度持续发展的早强高强型的特点，本发明不但能够减少及治理废渣造成的环境污染，而且使其资源化，合成高附加值的产品。技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种利用废渣制备硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料的方法，包括如下步骤：(1)复合水泥生料的制备：将重量百分比为：50～70％的干燥电石渣，5～10％的干燥废渣磷石膏，3～5％的干燥硫酸渣，2～5％的砂岩，20～30％的铝矾土混匀，粉磨后得到复合水泥生料；其中电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣和铝矾土的水份均小于0.5wt％；(2)复合水泥熟料的制备：将步骤(1)制得的复合水泥生料于1280℃～1400℃煅烧30～40分钟，煅烧结束后将物料冷却，经破碎粉磨后，得到硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料；其中熟料中的矿物组成为49％～64％的c3s和34％～50％的c2s、c3a和c4af矿物，1～4％的玻璃质，其中c2s为2cao﹒sio2，c3a为3cao﹒al2o3，c4af为4cao﹒al2o3﹒fe2o3，c3s为3cao﹒sio2，为3cao﹒3al2o3﹒caso4。作为优选，步骤(1)中生料配料时控制碱度系数为0.92-1.28，铝硫比为3.18-5.10，铝硅比为0.80-0.90，石灰饱和系数为0.35-0.65，硅酸率为0.70-0.90；各率值表示为：碱度系数：铝硫比：铝硅比：石灰饱和系数：硅酸率：作为优选，步骤(1)中各组分分别粉磨后细度为80μm筛余10％-16％。在具体实施时，步骤(2)中所述的煅烧可以在高温煅烧炉、回转窑、立窑或隧道窑中进行。作为优选，步骤(2)中物料在20～30分钟内冷却至比室温高0℃～60℃的温度。在具体实施时，步骤(2)中烧成的熟料可利用电扇或篦冷机冷却。技术原理：硅酸盐水泥以石灰质、粘土质、铁质、硅质原料等为生料组分。对于硅酸盐体系矿物，在1300℃以上时，物料中大量出现以c3a和c4af等为主的液相，c2s含量达最大值；随温度的不断升高，液相的存在使已经形成的c2s和cao逐渐融于液相发生反应，生成c3s，从而形成硅酸盐体系的各种矿物成分。硫铝酸盐水泥主要以石灰石、铝矾土、石膏作为原料，经低温1350℃左右条件下，形成以和c2s为主要成分的熟料，矿物中还有少量的c4af，和硅酸盐体系的c3s一样，主要实现水泥的早期强度。综合原料类型、烧成温度和原料、原料细度等因素，通过控制碱度系数、铝硫比、铝硅比、石灰饱和系数、硅酸率，来控制熟料矿物的形成，实现在硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料中，c3s和矿物在49％～64％，c2s、c3a和c4af矿物在34％～50％的熟料体系。有益效果：本发明制备的硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料，利用c3s和主要提供的早期强度，c2s主要提供的后期强度，从而实现硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料所必须的各种物理化学性能，既具有硅酸盐水泥后期强度持续发展的特点，又有硫铝酸盐水泥的凝结硬化快、强度高、微膨胀性、抗蚀性等特性，是一种强度持续发展的早强、高强型的新型复合水泥熟料。并且本发明提供的利用废渣制备硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料的方法，利用工业固体废弃物电石渣、工业废渣磷石膏和硫酸渣等来制备该新型水泥熟料，为节能、利废、降低成本和提高水泥性能开辟了一条有效途径，体现了“变废为宝”发展循环经济的宗旨。该方法不但减少及治理了废渣造成的环境污染，而且使其资源化，合成高附加值的产品，具体突出的社会和经济效益。附图说明图1为本发明的生产工艺流程图。具体实施方式本发明提供了一种利用废渣制备硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料的方法。先分别将电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣和铝矾土烘干，直到电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣和铝矾土的水份均小于0.5wt％，具体的配方组份的重量百分比如下：50～70％的干燥电石渣，5～10％的干燥废渣磷石膏，3～5％的干燥硫酸渣，2～5％的砂岩，20～30％的铝矾土；碱度系数为0.92-1.28，铝硫比为3.18-5.10，铝硅比为0.80-0.90，石灰饱和系数为0.35-0.65，硅酸率为0.70-0.90。各组分分别粉磨后细度为80μm筛余10％-16％，将各组份混匀，均化后得到复合水泥生料；将制得的复合水泥生料于1280℃～1400℃煅烧30～40分钟，煅烧可以在高温煅烧炉、回转窑、立窑或隧道窑中进行。煅烧结束后将物料冷却，物料需在20～30分钟内冷却至比室温高0℃～60℃的温度，烧成的熟料利用电扇或篦冷机冷却。研磨或粉碎后，即得到硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料。其中熟料中的矿物组成为49％～64％的c3s和34％～50％的c2s、c3a和c4af矿物。下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。实施例1～实施例3所用的各种工业废渣及其化学成份请参见表1：物料l.o.isio2al2o3tio2fe2o3caomgok2ona2oso3cl￣电石渣26.013.721.180.050.3367.970.050.020.110.210.030铝矾土1.3139.8952.830.862.650.870.240.250.110.060.005磷石膏20.780.260.080.000.0632.830.000.000.0146.000.002砂岩2.0380.178.980.564.530.630.301.750.090.060.003硫酸渣7.2331.476.881.0831.569.985.960.580.833.140.006实施例1将上述三种电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣在105℃烘干，直到电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣的水份均小于0.5wt％，具体的配方组份的重量百分比如下：70.0％的电石渣，20.0％的铝矾土，5.0％的干燥废渣磷石膏，2.0％的砂岩，3.0％的干燥硫酸渣。其中碱度系数为1.28，铝硫比为3.18，铝硅比为0.80，石灰饱和系数为0.65，硅酸率为0.70。各组分分别粉磨后细度为80μm筛余14％左右，将各组份混匀，均化后得到复合水泥生料；将制得的复合水泥生料于1340±40℃煅烧35分钟，煅烧在立窑中进行。煅烧结束后将物料研磨或粉碎，即得到硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料。其中熟料中的矿物组成为61％的c3s和36％的c2s、c3a和c4af矿物，3％的玻璃质，测其比表面积4000cm2/g，初凝时间为76min，终凝时间为156min，3d抗压强度为47.9mpa，7d抗压强度为48.5mpa，28d抗压强度为71.3mpa，安定性(沸煮法)合格，因此熟料达到了强度持续发展的早强、高强型效果。实施例2将上述三种工业废渣电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣在105℃烘干，直到电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣的水份均小于0.5wt％，具体的配方组份的重量百分比如下：65.0％的干燥电石渣，21.0％的铝矾土，6.0％的干燥废渣磷石膏，3.0％的砂岩，5.0％的干燥硫酸渣。其中碱度系数为1.23，铝硫比为3.86，铝硅比为0.82，石灰饱和系数为0.61，硅酸率为0.87。各组分分别粉磨后细度为80μm筛余12％左右，将各组份混匀，均化后得到复合水泥生料；将制得的复合水泥生料于1350±40℃煅烧40分钟，煅烧在高温煅烧炉中进行。煅烧结束后将物料冷却，物料需在30分钟内冷却至室温，烧成的熟料利用电扇冷却。研磨或粉碎后，即得到硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料。其中熟料中的矿物组成为59％的c3s和矿物，37％的c2s、c3a和c4af，4％的玻璃质，测其比表面积3800cm2/g，初凝时间为68min，终凝时间为132min，3d抗压强度为43.6mpa，7d抗压强度为47.2mpa，28d抗压强度为69.8mpa，安定性(沸煮法)合格，因此熟料达到了强度持续发展的早强、高强型效果。实施例3将上述三种电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣在105℃烘干，直到电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣的水份均小于0.5wt％，具体的配方组份的重量百分比如下：60.0％的电石渣，25.0％的铝矾土，9.0％的干燥废渣磷石膏，2.0％的砂岩，4.0％的干燥硫酸渣。其中碱度系数为1.06，铝硫比为4.31，铝硅比为0.86，石灰饱和系数为0.49，硅酸率为0.83。各组分分别粉磨后细度为80μm筛余10％左右，将各组份混匀，均化后得到复合水泥生料；将制得的复合水泥生料于1340±40℃煅烧30分钟，煅烧在隧道窑中进行。煅烧结束后将物料研磨或粉碎，即得到硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料。其中熟料中的矿物组成为64％的c3s和34％的c2s、c3a和c4af矿物，2％的玻璃质，测其比表面积3600cm2/g，初凝时间为71min，终凝时间为169min，3d抗压强度为48.3mpa，7d抗压强度为49.5mpa，28d抗压强度为73.1mpa，安定性(沸煮法)合格，因此熟料达到了强度持续发展的早强、高强型效果。实施例4将上述三种工业废渣电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣在105℃烘干，直到电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣的水份均小于0.5wt％，具体的配方组份的重量百分比如下：56.0％的干燥电石渣，28.0％的铝矾土，8.0％的干燥废渣磷石膏，3.4％的砂岩，4.6％的干燥硫酸渣。各组分分别粉磨后细度为80μm筛余12％左右，将各组份混匀，均化后得到复合水泥生料；其中碱度系数为0.99，铝硫比为5.01，铝硅比为0.90，石灰饱和系数为0.35，硅酸率为0.90。将制得的复合水泥生料于1360±40℃煅烧30分钟，煅烧在回转窑中进行。煅烧结束后将物料冷却，物料需在25分钟内冷却至60℃，烧成的熟料利用篦冷机冷却。研磨或粉碎后，即得到硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料。其中熟料中的矿物组成为53％的c3s和46％的c2s、c3a和c4af矿物，1％的玻璃质，测其比表面积3500cm2/g，初凝时间为83min，终凝时间为142min，3d抗压强度为42.6mpa，7d抗压强度为45.3mpa，28d抗压强度为68.3mpa，安定性(沸煮法)合格，因此熟料达到了强度持续发展的早强、高强型效果。实施例5将上述三种电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣在105℃烘干，直到电石渣、废渣磷石膏、硫酸渣的水份均小于0.5wt％，具体的配方组份的重量百分比如下：50.0％的电石渣，30.0％的铝矾土，10.0％的干燥废渣磷石膏，5.0％的砂岩，5.0％的干燥硫酸渣。其中碱度系数为0.92，铝硫比为5.10，铝硅比为0.89，石灰饱和系数为0.56，硅酸率为0.88。各组分分别粉磨后细度为80μm筛余16％左右，将各组份混匀，均化后得到复合水泥生料；将制得的复合水泥生料于1320±40℃煅烧40分钟，煅烧在立窑中进行。煅烧结束后将物料研磨或粉碎，即得到硅酸盐-硫铝酸盐复合体系熟料。其中熟料中的矿物组成为49％的c3s和50％的c2s、c3a和c4af矿物，1％的玻璃质，测其比表面积3800cm2/g，初凝时间为79min，终凝时间为173min，3d抗压强度为41.9mpa，7d抗压强度为43.5mpa，28d抗压强度为64.8mpa，安定性(沸煮法)合格，因此熟料达到了强度持续发展的早强、高强型效果。当前第1页12